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专利号: 2020101558862
申请人: 西南交通大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 控制;调节
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.面向曲面整体刀路光顺改善的五轴机床几何误差补偿方法,其特征在于,包括以下步骤:S1、根据五轴机床几何误差模型,利用群体智能优化算法对曲面整体刀路的规划刀位点进行刀具姿态优化,得到优化后的刀具姿态和补偿加工代码,以及优化后的刀位点文件和补偿加工代码文件;

S2、根据五轴机床的加工精度和曲面纹理设置光顺性指标冗余度Smax和光顺代数允许值gmax,并设i的初始值为1,以及规划刀位点的光顺代数为0;

S3、根据第i个刀位点和第i+1个刀位点的旋转轴旋转角度,计算得到第i个刀位点的光顺性指标si,并判断所述光顺性指标si是否大于所述光顺性指标冗余度Smax,若是,则进入步骤S4,否则,进入步骤S7;

S4、计算新的刀位点的刀具位置 和初始刀具姿态 并根据新的刀位点的刀具位置 和初始刀具姿态 计算得到新的刀位点的光顺代数gn,并判断所述新的刀位点的光顺代数gn是否大于光顺代数允许值gmax,若是,则进入步骤S7,否则,进入步骤S5;

S5、根据五轴机床几何误差模型,利用群体智能优化算法对曲面整体刀路的新的规划刀位点进行刀具姿态优化,得到优化后的新的刀位点和补偿加工代码;

S6、将所述优化后的新的刀位点插入到所述优化后刀位点文件中,并更新优化后的刀位点文件,将所述优化后的新的刀位点的补偿加工代码插入到所述补偿加工代码文件中,并更新补偿加工代码文件,并返回步骤S3;

S7、令i=i+1,获取刀位点文件中刀位点的数目n,并判断i的值是否大于刀位点数目n,若是,则完成对五轴机床几何误差的补偿,并输出补偿加工代码文件作为几何误差补偿结果,否则,返回步骤S3。

2.根据权利要求1所述的面向曲面整体刀路光顺改善的五轴机床几何误差补偿方法,其特征在于,所述步骤S3中第i个刀位点的光顺性指标si的表达式如下:si=|αi-αi+1|+|γi-γi+1|

其中,αi表示第i个刀位点的第一个旋转轴旋转角度,γi表示第i个刀位点的第二个旋转轴旋转角度。

3.根据权利要求1所述的面向曲面整体刀路光顺改善的五轴机床几何误差补偿方法,其特征在于,所述步骤S4包括以下步骤:S401、根据第i个刀位点和第i+1个刀位点的刀具位置和刀具姿态,获取新的刀位点的刀具位置 和初始刀具姿态S402、根据第i个刀位点和第i+1个刀位点的光顺代数,计算得到新的刀位点的光顺代数gn;

S403、判断所述新的刀位点的光顺代数gn是否大于光顺代数允许值gmax,若是,则进入步骤S7,否则,进入步骤S5。

4.根据权利要求3所述的面向曲面整体刀路光顺改善的五轴机床几何误差补偿方法,其特征在于,所述步骤S401中新的刀位点的刀具位置 的表达式如下:所述初始刀具姿态 的表达式如下:

其中, 表示新插入刀位点的刀具中心位置, 表示新插入刀位点的初始刀具姿态,表示第i个刀位点的刀具位置, 表示第i个刀位点的刀具姿态。

5.根据权利要求3所述的面向曲面整体刀路光顺改善的五轴机床几何误差补偿方法,其特征在于,所述步骤S402中新的刀位点的光顺代数gn的表达式如下:gn=max(gi,gi+1)+1

其中,gi表示第i个刀位点的光顺代数,max表示取较大值。

6.根据权利要求1所述的面向曲面整体刀路光顺改善的五轴机床几何误差补偿方法,其特征在于,所述步骤S6包括以下步骤:S601、将所述优化后的新的刀位点插入到优化后刀位点文件中,并更新优化后刀位点文件,其中,所述插入位置为第i个刀位点和第i+1个刀位点之间;

S602、将所述优化的新的刀位点的补偿加工代码插入到补偿加工代码文件中,并更新补偿加工代码文件,其中,所述插入位置为第i个刀位点的补偿加工代码和第i+1个刀位点的补偿加工代码之间;

S603、返回步骤S3。

7.根据权利要求1所述的面向曲面整体刀路光顺改善的五轴机床几何误差补偿方法,其特征在于,所述步骤S1和步骤S5中群体智能优化算法为粒子群优化算法、鸡群算法或蚁群算法中任意一种算法。

8.根据权利要求1所述的面向曲面整体刀路光顺改善的五轴机床几何误差补偿方法,其特征在于,所述步骤S1和步骤S5中利用群体智能优化算法时,需根据五轴机床几何误差模型选择刀具位置误差作为五轴机床几何误差补偿的适应度函数。

9.根据权利要求1所述的面向曲面整体刀路光顺改善的五轴机床几何误差补偿方法,其特征在于,所述步骤S1和步骤S5中对曲面整体刀路的规划刀位点进行刀具姿态优化时,保持刀具位置不变。